??序言??

    隨著制造業的飛速發展，2003年開始，中國就成了全球最大的機床消費國，也是世界上最大的數控機床進口國。現在許多單位都擁有相當數量的數控機床，但是目前數控系統的網絡通訊能力都很弱，傳統的封閉系統只帶有普通的通訊接口，目前研制開發出的基于PC的數控系統，雖然可以在硬件上配置網卡，但并未開發出相應的應用程序，不能夠全面可靠地支持聯網運行。為了提高現有資源的利用率、消除信息孤島、達到資源共事的目的，建立DNC 信息網絡和管理系統已成為必然。DNC 技術可提高企業的產品研發能力，縮短產品開發周期，降低開發成本，提高企業的競爭能力。

??1 DNC 系統構建的必要性??

    目前，在數控設備的程序傳輸、程序編輯與仿真、數控程序的管理等方面存在一些不足，制約著數控設備的最大生產能力的發揮，具體表現如下:

    (1) 車間現有的數控系統繁雜，各系統之間所用的通訊軟件也不一樣，相互之間不兼容，給技術人員、操作人員的編程和應用帶來很多不便，大大的限制了零件的轉移加工。

    (2)通訊程序為1對1的通訊程序，在進行機床與計算機的通信時，必須一個人在機床前操作機床，另一個人在計算機終端前操作通訊軟件，兩者交替操作。

    (3)程序通訊采用臺式計算機或筆記本的單機傳輸形式，頻繁的熱插熱拔容易燒壞機床或計算機接口。

    (4) 車間堆放很多計算機，工作環境惡劣，計算機壽命大大縮短，而且凌亂，不利于車間現場管理。

    (5) 編程員缺少數控程序數值處理、程序模擬仿真、程序版本比較等數控編程專用軟件，編程效率低，數據處理、程序檢查效率低且容易出錯。

    (6)程序沒有集中管理，一般是編程員各自保管，容易丟失或誤操作。

    (7)計算機上的程序和工藝卡、模型圖、刀具清單等之間都是孤立保存，時間久了，就不知道它們的對應關系，還需要反復進行對照，才能知道某個程序是做什么的。

    (8)程序無嚴格的流程簽署管理，職責不明晰，出了問題無法進行追溯，不符合ISO 9000要求。

    (9)由于工廠的管理部門或管理系統不能及時得到生產設備的實時生產狀況，所以不能做出科學的生產管理計劃及措施，影響了工廠生產效能的發揮。

    鑒于以上現狀，研究開發DNC 網絡控制系統，用一臺計算機進行所有數控機床的程序傳輸、數控程序編輯與仿真、程序數據庫管理以及機床監控，勢在必行。

??2 DNC網絡系統構建方案??

    2.1 多串口服務器DNC網絡的構建

    多串口服務器DNC網絡如圖1 所示。所有設備經多串口(RS232) 服務器、Ethernet交換機聯接至DNC主機。串口服務器可選用國內知名品牌Digi PortServer TS 8 多串口服務器。

    圖1 多串口服務器DNC網絡

    這種方案的特點是采用一臺多串口設備服務器實現對多臺數控設備的聯接。在局域網內的任意一臺計算機都可以直接控制該網絡的任意一臺機床。而且布線簡單，成本較低，機床端不用外加電源。

    2.2 單串口服務器DNC網絡的構建

    單串口服務器DNC網絡如圖2 所示。每臺只有RS232 口的數控機床都配一臺單串口服務器，然后連到以太網交換機，最后聯接到DNC主機。串口服務器可選用國內知名品牌MOXA NPORT 5110 單串口服務器。

    圖2 單串口服務器DNC網絡

    這種方案的特點是傳輸穩定可靠，即便硬件出現問題，也不會影響其他機床，同時價格適當，性價比高。

    2.3 串轉無線網絡服務器DNC網絡的構建

    串口轉無錢網絡服務器DNC網絡如圖3 所示。在每臺數控設備上安裝一臺單串口轉無線網絡服務器，將串行接口直接轉換成無線以太網口，實現任意數控設備與以太網的聯接，在企業局域網內的任意一臺計算機都可以直接控制該網絡的任意一臺機床。串口服務器可選用Nportw無線聯網服務器。

    圖3 串口轉無線網絡服務器DNC網絡

    這種方案的特點是支持有線和無線局域網混合接入模式，而且無需布線。

    根據前面的描述，作者認為采用單串口服務器DNC網絡模式比較好，雖然每臺機床都需配單串口服務器，顯得繁瑣，但是，這種方式傳輸效果好，速度快，信息不失真，而且一旦硬件出現問題，不會影響其他機床。

3 DNC網絡系統控制軟件

    3. 1 軟件性能要求

    為了能夠充分發揮DNC網絡系統的優勢，提高數控設備利用率，DNC網絡系統控制軟件都應該至少具備以下功能:

    (1)可隨時通過機床鍵盤(或PC終端)實現數控設備對網絡管理服務器的訪問，并可對存儲在服務器中公共目錄下的所有DNC加工程序進行瀏覽及調用。

    (2) 能夠快速便捷地進行文件的各種編輯操作。

    (3) 文件的比較功能，能夠快速簡捷地比較出文件的不同之處，并能夠明確地告知操作者以及顯示程序的異同之處。

    (4) 數控程序的DNC上載與下傳。

    (5) 在線監控各數控設備的運行狀態，遠程數控網絡的關閉、開啟、重啟、恢復、暫停，各數控設備的通訊管理等。

    (6) 系統提供遠程維護及遠程監控管理功能。

    (7) 支持斷點續傳功能。

    (8)支持FANUC、SIEMENS 等多種系統，可以同時響應多個不同類型數控機床DNC的請求。允許多路DNC數據同時在線傳輸，可滿足超大程序量多臺機床的在線加工。

    (9)加工仿真功能，提供一個高效的程序編輯、修改和仿真的平臺，程序在上機床前，利用其軌和實體仿真功能對一些軟件自動生成的程序進行模擬、校驗及時發現和修改程序中的不妥之處。

    (10)運行穩定可靠，不死機，抗病毒攻擊能力強，程序自動實時備份。

    3.2 DNC軟件關鍵設置

    基于CIMCO DNC-MAX軟件進行描述，該軟件穩定可靠，使用效果良好。

    DNC軟件的設置主要包括服務器設置、串口設置等等，其中串口設置尤為重要，主要包括機床傳輸參數設置，譬如，端口號、波特率、奇偶校驗、數據位、停止位、流控制等等，如圖4 所示。這部分的設置要和串口服務器以及數控系統上的設置一一對應，否則，將不能正常傳輸。

    圖4 串口設置

    3.3 串口服務器軟件關鍵設置

    基于MOXA NPORT5110 單串口服務器進行描述，MOXA 串口服務器是亞洲第一品牌，世界第三品牌，穩定性好，可靠性高。

    串口服務器首先要設置IP地址，如圖5 所示，然后設置波特率、奇偶校驗等傳輸參數，最后進行串口映射，如圖6 所示。

    圖5 IP 地址設置

    圖6 傳輸參數設置

??4 DNC系統實施效果??

    在某校工程訓練中心生產過程中證實，DNC系統確實有效提高實訓效率，減少調機成本，在程序管理、參數管理上卓有成效，減少人員勞動量，具有良好擴展性，符合并超過了期望，獲得了良好的效果。